EP0141738B1 - Temporary cover for an opening inside a vessel, only accessible via an opening of smaller dimensions - Google Patents

Description

La présente invention concerne un panneau pour l'obturation étanche provisoire d'un passage à l'intérieur d'une enceinte accessible seulement par un orifice de dimensions inférieures à celles du passage à obturer. L'invention trouve une application particulièrement efficace pour l'obturation provisoire de l'orifice de raccordement, sur la boîte à eau d'un générateur de vapeur, d'une conduite du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.The present invention relates to a panel for temporarily sealing a passage inside a chamber accessible only by an orifice of dimensions smaller than those of the passage to be closed. The invention finds a particularly effective application for the temporary closure of the connection orifice, on the water box of a steam generator, of a pipe of the primary circuit of a pressurized water nuclear reactor.

Dans un réacteur nucléaire l'eau sous pression du circuit primaire circule entre le réacteur proprement dit où, au contact des éléments combustibles elle absorbe la chaleur résultant des réactions nucléaires, et un générateur de vapeur où cette chaleur est utilisée pour produire de la vapeur dirigée ensuite vers des groupes turboalternateurs si le réacteur est utilisé dans une centrale électrique nucléaire.In a nuclear reactor the pressurized water of the primary circuit circulates between the reactor itself where, in contact with the combustible elements it absorbs the heat resulting from nuclear reactions, and a steam generator where this heat is used to produce directed steam then to turbo generator sets if the reactor is used in a nuclear power plant.

Le générateur de vapeur est généralement constitué par un faisceau de tubes en U montés sur une plaque tubulaire avec une boîte à eau hémisphérique partagée en deux par une cloison séparant deux chambres ; l'eau en provenance de la cuve du réacteur pénètre dans l'une des chambres, parcourt les tubes en U et est recueillie dans l'autre chambre d'où elle est pompée pour être renvoyée vers le réacteur. Les orifices de raccordement du circuit primaire sur les chambres de la boîte à eau sont de dimensions relativement importantes, de l'ordre par exemple d'un mètre de diamètre.The steam generator is generally constituted by a bundle of U-shaped tubes mounted on a tubular plate with a hemispherical water box divided in two by a partition separating two chambers; the water coming from the reactor vessel enters one of the chambers, travels through the U-shaped tubes and is collected in the other chamber from where it is pumped to be returned to the reactor. The connection ports of the primary circuit on the chambers of the water box are relatively large, for example of the order of one meter in diameter.

Il est périodiquement nécessaire d'accéder à l'intérieur des deux chambres de la boîte à eau, par exemple pour des opérations de vérification et d'entretien. Il est donc prévu un orifice d'accès, mais comme le fluide primaire est sous une pression importante on préfère donner à l'orifice d'accès une section aussi réduite que possible, de l'ordre de 400 mm, c'est-à-dire d'un diamètre normalement juste suffisant pour le passage d'un homme muni d'une combinaison de protection.It is periodically necessary to access the interior of the two chambers of the water box, for example for checking and maintenance operations. An access opening is therefore provided, but since the primary fluid is under high pressure, it is preferable to give the access opening a section as small as possible, of the order of 400 mm, that is to say - say a diameter normally just sufficient for the passage of a man wearing a protective suit.

Pendant de telles opérations la circulation du fluide primaire est normalement arrêtée et les chambres du générateur de vapeur sont vides. Il est cependant nécessaire d'obturer les orifices par lesquels débouchent les canalisations de circulation du fluide primaire, d'abord pour des raisons psychologiques, l'opérateur pouvant craindre une chute dans cet orifice béant, et ensuite pour des raisons de sécurité pour empêcher une arrivée intempestive d'eau dans les chambres du fond du générateur.During such operations the circulation of the primary fluid is normally stopped and the chambers of the steam generator are empty. It is however necessary to close the openings through which the primary fluid circulation pipes open, first for psychological reasons, the operator may fear a fall in this yawning orifice, and then for safety reasons to prevent a untimely arrival of water in the bottom chambers of the generator.

La publication FR-A-2 340 489 du même déposant, décrit un mode de réalisation d'un tel panneau d'obturation permettant à la fois son introduction en éléments séparés par le trou d'homme d'accès de faible section, sa mise en place rapide sur une portée d'appui entourant l'orifice, et sa fixation rapide par vissage sur la portée d'appui. Un tel dispositif n'est cependant capable de supporter que des pressions hydrostatiques légèrement supérieures à un bar, correspondant à la hauteur d'eau de la piscine du réacteur. r.Publication FR-A-2 340 489 by the same applicant describes an embodiment of such a closure panel allowing both its introduction into elements separated by the manhole of small cross-section, its placement in place quickly on a bearing surface surrounding the orifice, and its rapid fixing by screwing on the bearing surface. However, such a device is only able to withstand hydrostatic pressures slightly higher than one bar, corresponding to the height of the water in the reactor pool. r.

De plus le souci continu d'améliorer les conditions de travail en milieu contaminé conduit à procéder à des opérations de décontamination. L'évolution des techniques chimiques de décontamination des constituants du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression a permis d'effectuer ces opérations à l'aide d'un réactif fortement dilué dans l'eau et porté à une température d'environ 135 °C qui correspond à une pression saturante légèrement supérieure à 3 bars absolus du liquide contenu dans les chambres de la boîte à eau. En outre lorsque l'opération de décontamination doit être effectuée dans le faisceau tubulaire, il est nécessaire, pour éviter tout phénomène de vaporisation, de soumettre le liquide à une surpression d'environ 0,5 bar.In addition, the continuous concern to improve working conditions in contaminated environments leads to decontamination operations. The evolution of chemical techniques for decontamination of the constituents of the primary circuit of pressurized water reactors has made it possible to carry out these operations using a reagent highly diluted in water and brought to a temperature of about 135 °. C which corresponds to a saturation pressure slightly greater than 3 bar absolute of the liquid contained in the chambers of the water box. In addition, when the decontamination operation must be carried out in the tube bundle, it is necessary, in order to avoid any vaporization phenomenon, to subject the liquid to an overpressure of approximately 0.5 bar.

Lors des opérations de décontamination les obturateurs des orifices de circuit primaire sont alors destinés à isoler le générateur qui est en surpression d'environ 3,8 bars sur la face côté boîte à eau. Il faut encore ajouter un coefficient de tenue aux épreuves hydrauliques d'essais qui peuvent conduire à soumettre les obturateurs à des pressions effectives dépassant 5 bars.During the decontamination operations, the shutters of the primary circuit orifices are then intended to isolate the generator which is overpressured by about 3.8 bars on the face of the water box side. It is also necessary to add a resistance coefficient to the hydraulic test tests which can lead to subjecting the shutters to effective pressures exceeding 5 bars.

Pour pouvoir satisfaire à de telles contraintes les dispositifs antérieurs tels que décrits par la publication FR-A-2 340 489 devraient comporter des éléments constitutifs dépassant largement le poids de 25 daN généralement admis pour des manutentions rapides.In order to be able to satisfy such constraints, the prior devices as described by the publication FR-A-2 340 489 should include constituent elements greatly exceeding the weight of 25 daN generally accepted for rapid handling.

La présente invention apporte donc une solution nouvelle au problème de la mise en place rapide d'un panneau d'obturation introduit dans une enceinte par un orifice de faibles dimensions, et ceci en limitant le poids des éléments à introduire séparément et successivement dans l'enceinte.The present invention therefore provides a new solution to the problem of the rapid installation of a closure panel introduced into an enclosure by a small orifice, and this by limiting the weight of the elements to be introduced separately and successively into the pregnant.

L'invention s'applique donc à un dispositif d'obturation étanche provisoire d'un passage à l'intérieur d'une enceinte accessible seulement par un orifice de dimensions inférieures à celles du passage à obturer, comportant au moins deux panneaux articulés entre eux par des charnières, le pourtour du passage à obturer comportant une portée d'appui munie d'alésages filetés. Selon l'invention, les charnières sont étanches et souples, chaque panneau comporte le long de ses bords articulés une série de pions d'accrochage et le dispositif est en outre constitué par :

• un jeu de raidisseurs en nombre égal à celui des charnières du dispositif chaque raidisseur comportant deux lignes de lumières conjuguées avec les lignes de pions d'accrochage de deux panneaux contigus,
• un cadre en au moins deux parties articulées et repliables l'une sur l'autre, reproduisant en position déployée le contour de la portée d'appui et comportant des moyens pour enserrer, avec interposition d'un joint, les extrémités des panneaux et des raidisseurs contre la portée d'appui, par vissage dans les alésages filetés.

The invention therefore applies to a provisional sealed closure device for a passage inside an enclosure accessible only by an orifice of dimensions smaller than those of the passage to be closed, comprising at least two panels hinged together. by hinges, the periphery of the passage to be closed comprising a bearing surface provided with threaded bores. According to the invention, the hinges are waterproof and flexible, each panel comprises along its articulated edges a series of hooking pins and the device is further constituted by:

• a set of stiffeners equal in number to that of the hinges of the device, each stiffener comprising two lines of light combined with the lines of attachment pins of two adjoining panels,
• a frame in at least two articulated and foldable parts one on the other, reproducing in the deployed position the contour of the bearing surface and comprising means for enclosing, with the interposition of a joint, the ends of the panels and stiffeners against the bearing surface, by screwing into the threaded bores.

La dimension et le nombre des panneaux sont déterminés pour permettre le passage à travers l'orifice d'accès de l'ensemble des panneaux repliés les uns sur les autres.The size and number of the panels are determined to allow passage through the access hole of all of the panels folded over each other.

Selon une forme préférentielle de réalisation de l'invention les panneaux sont constitués en alliage de métal léger revêtus de fibre de carbone liée par de la résine, et les charnières souples sont réalisées en élastomère résistant à la corrosion.According to a preferred embodiment of the invention, the panels are made of a light metal alloy coated with carbon fiber bonded by resin, and the flexible hinges are made of corrosion-resistant elastomer.

L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réalisation particulier représenté par les dessins annexés, ce mode de réalisation étant donné à titre d'exemple dans une application à l'obturation de l'orifice de raccordement du circuit primaire d'un réacteur nucléaire sur la boîte à eau d'un générateur de vapeur.

• La figure 1 est une vue limitée de dessus, avec des coupes partielles d'un obturateur en place sur la portée d'appui de l'orifice.
• La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1.
• La figure 3 montre à plus grande échelle le détail de l'assemblage d'un raidisseur sur l'obturateur, selon III-III de la figure 1.
• La figure 4 montre le détail de la fixation de l'extrémité d'un raidisseur et d'un panneau sur la portée d'appui, selon IV-IV de la figure 1.
• La figure 5 montre l'articulation du cadre de fixation selon V-V de la figure 1.
• La figure 6 montre les panneaux en position repliée pour leur passage par l'orifice d'accès à l'enceinte.

The invention will be better understood by referring to a particular embodiment represented by the accompanying drawings, this embodiment being given by way of example in an application for closing the connection orifice of the primary circuit of a nuclear reactor on the water box of a steam generator.

• Figure 1 is a limited view from above, with partial sections of a shutter in place on the bearing surface of the orifice.
• Figure 2 is a section on II-II of Figure 1.
• FIG. 3 shows on a larger scale the detail of the assembly of a stiffener on the shutter, according to III-III of FIG. 1.
• FIG. 4 shows the detail of the fixing of the end of a stiffener and of a panel on the bearing surface, according to IV-IV of FIG. 1.
• FIG. 5 shows the articulation of the fixing frame according to VV of FIG. 1.
• Figure 6 shows the panels in the folded position for their passage through the access opening to the enclosure.

Si l'on se réfère tout d'abord à l'ensemble des figures 1, 2 et 3 on verra que le pourtour de l'orifice 1 à obturer est muni d'une portée annulaire d'appui 2 soudée sur la paroi 3 de l'enceinte ; la portée 2 comporte une série d'alésages filetés 4.If we refer first to all of Figures 1, 2 and 3 we will see that the periphery of the orifice 1 to be closed is provided with an annular bearing surface 2 welded to the wall 3 of the enclosure; the bearing surface 2 comprises a series of threaded bores 4.

L'obturateur proprement dit est ici réalisé en trois panneaux 5, 6 et 7, constitués chacun par une structure 9 en nids d'abeilles en métal léger, elle-même revêtue d'une couche 10 de matériaux composites en fibres de carbone liées par une résine.The shutter itself is here made of three panels 5, 6 and 7, each consisting of a structure 9 of honeycombs of light metal, itself coated with a layer 10 of carbon fiber composite materials bonded by a resin.

Les panneaux sont réunis entre eux par une bande 11 d'élastomère surmoulée sur les bordures parallèles des panneaux se faisant face, comme on le voit mieux sur la figure 3 à plus grande échelle. Les bandes 11 forment ainsi une charnière souple mais étanche entre les panneaux 5 et 6 d'une part et 6 et 7 d'autre part. La tenue mécanique des charnières est renforcée, sur chaque face des panneaux, par des bandes 12 formant couvre-joints, elles-mêmes en matériau composite fibres de carbone-résine, et fixées sur les panneaux par les vis 13 et les écrous 14. La tête des vis 13 est prolongée par des pions d'accrochage 15 en forme de champignon faisant saillie à intervalles réguliers en ligne le long des bords articulés des panneaux.The panels are joined together by a strip 11 of elastomer overmolded on the parallel edges of the panels facing each other, as best seen in FIG. 3 on a larger scale. The strips 11 thus form a flexible but watertight hinge between the panels 5 and 6 on the one hand and 6 and 7 on the other. The mechanical strength of the hinges is reinforced, on each face of the panels, by bands 12 forming joint covers, themselves made of carbon fiber-resin composite material, and fixed to the panels by screws 13 and nuts 14. The head of the screws 13 is extended by hooking pins 15 in the form of a mushroom projecting at regular intervals in line along the articulated edges of the panels.

Chaque panneau 5, 6, 7 est calculé et dimensionné pour pouvoir, en soi, résister aux pressions d'utilisation ou d'épreuves. Pour assurer la rigidité en service des charnières souples 11 le dispositif comporte des poutres raidisseuses séparées 17, destinées à être mises en place sur les charnières. Les poutres 17 sont constituées de deux âmes en acier inoxydable 18 soudées sur deux semelles 19 et 20. La semelle 19 est découpée pour former des lumières en forme de crochets 21 qui, par un léger déplacement longitudinal, viennent s'agripper sous les têtes des pions d'accrochage 15, de façon à bloquer dans un même alignement plan les deux bords de deux panneaux contigus et de façon à reporter sur l'ensemble de la poutre 17 les efforts qui tendraient à faire plier l'articulation 11. On observera d'ailleurs que grâce aux têtes débordantes des pions 15 le report des efforts sur la poutre 17 s'exerce de la même façon lorsque la pression est appliquée sur l'une ou l'autre face des panneaux.Each panel 5, 6, 7 is calculated and sized to be able, in itself, to withstand the pressures of use or tests. To ensure the rigidity in service of the flexible hinges 11 the device comprises separate stiffening beams 17, intended to be put in place on the hinges. The beams 17 consist of two stainless steel cores 18 welded on two flanges 19 and 20. The sole 19 is cut to form lights in the form of hooks 21 which, by a slight longitudinal displacement, come to grip under the heads of the attachment pins 15, so as to block in the same plane alignment the two edges of two contiguous panels and so as to transfer onto the whole of the beam 17 the forces which would tend to bend the joint 11. We will observe d 'Besides that thanks to the protruding heads of the pins 15 the transfer of forces on the beam 17 is exerted in the same way when the pressure is applied to one or the other side of the panels.

L'ensemble des dispositifs est complété par une couronne 22, ici circulaire, constituée en deux parties articulées selon un axe diamétral 23 (figure 5), de façon à permettre de replier chaque demi-couronne sur l'autre selon la flèche 24.All of the devices are completed by a ring 22, here circular, made up of two parts articulated along a diametrical axis 23 (FIG. 5), so as to allow each half-ring to be folded over the other according to arrow 24.

On procédera de la manière suivante pour la mise en place de l'obturateur sur la portée d'appui 2 de l'orifice à obturer. Les éléments constitutifs de l'obturateur sont d'abord introduits à l'intérieur de la chambre de la boîte à eau par le trou d'homme de diamètre réduit 26 (figure 6). Les poutres rectilignes 17 sont introduites telles quelles, tandis que la couronne 22 est introduite sans difficulté une fois repliée sur elle-même en un demi-anneau de faible section. Les trois panneaux articulés sont également repliés les uns sur les autres autour des charnières souples 11, et on voit sur la figure 6 que leur ensemble présente alors un encombrement suffisamment réduit pour passer sans difficulté par le trou d'homme 26.We will proceed as follows for the installation of the shutter on the bearing surface 2 of the orifice to be closed. The constituent elements of the shutter are first introduced inside the chamber of the water box through the manhole of reduced diameter 26 (FIG. 6). The rectilinear beams 17 are introduced as such, while the crown 22 is introduced without difficulty once folded back on itself in a half-ring of small section. The three hinged panels are also folded over each other around the flexible hinges 11, and it can be seen in FIG. 6 that their assembly then has a sufficiently small size to pass without difficulty through the manhole 26.

L'opérateur ayant lui-même pénétré dans la boîte à eau, il lui suffit de déployer les panneaux et de les poser sur la portée 2, l'opération étant facilitée par des plots de centrage 27 solidaires des panneaux ; la rigidité propre des panneaux est suffisante pour que l'ensemble reste en place en l'absence de pression sur l'une ou l'autre face.The operator having himself entered the water box, he just has to deploy the panels and place them on the surface 2, the operation being facilitated by centering studs 27 integral with the panels; the specific rigidity of the panels is sufficient for the assembly to remain in place in the absence of pressure on either side.

Après dépliage la couronne 22 peut alors être mise en place pour enserrer les bords des panneaux contre la poutre 2 au moyen de vis 29 engagées dans les alésages filetés 4. L'étanchéité de l'assemblage est assurée, après serrage définitif des vis 29, par des joints 30 disposés à la périphérie de l'ensemble des panneaux.After unfolding the crown 22 can then be put in place to grip the edges of the panels against the beam 2 by means of screws 29 engaged in the threaded bores 4. The tightness of the assembly is ensured, after final tightening of the screws 29, by seals 30 arranged at the periphery of all of the panels.

On vient ensuite accoster les poutres 17 dans l'axe des charnières 11, dans une position où les pions 15 échappent aux crochets 21. Ceci est possible grâce au décrochement du prolongement 31 de la semelle 19, ce qui ménage un jeu longitudinal 32 à chaque extrémité de la poutre 17. Avant d'appliquer la poutre 17 on aura rabattu contre la bande 11 le profilé en élastomère 34 destiné à assurer une portée de soutien à la bande charnière 11. Auparavant, et pour ne pas gêner la manutention des panneaux et leur pliage, le profilé 34 était maintenu écarté par des liens 35 boutonnés sur des attaches 36. Sur la figure 6 et sur la partie gauche des figures 1 et 2 on voit les profilés 34 en position d'attente ; sur la figure 3 et sur la partie droite de la figure 1 on voit au contraire les profilés 34 en position de soutien de la charnière souple 11.We then come to dock the beams 17 in the axis of the hinges 11, in a position where the pins 15 escape the hooks 21. This is possible thanks to the recess of the extension 31 of the sole 19, which spares a longitudinal play 32 at each end of the beam 17. Before applying the beam 17, the elastomer profile 34 intended to provide support for the hinge strip 11 will have been folded against the strip 11. their folding, the profile 34 was kept apart by links 35 buttoned on fasteners 36. In Figure 6 and on the left side of Figures 1 and 2 we see the profiles 34 in the standby position; on FIG. 3 and on the right-hand part of FIG. 1, on the contrary, the profiles 34 can be seen in the support position of the flexible hinge 11.

Par une poussée longitudinale de la poutre 17 on vient ensuite agripper les deux rangées de pions 15 sur les deux rangées de crochets 21. Les poutres 17, ainsi solidarisées avec les panneaux avec blocage des articulations souples 11, peuvent alors être à leur tour fixées sur la couronne 22 et la portée 2 par des vis 37 qui assurent à la fois, comme on le voit sur la figure 4, l'appui des poutres 17 et le serrage du joint d'étanchéité 30.By a longitudinal thrust of the beam 17, the two rows of pins 15 are then gripped on the two rows of hooks 21. The beams 17, thus secured to the panels with blocking of the flexible joints 11, can then in turn be fixed on the ring 22 and the bearing 2 by screws 37 which ensure both, as seen in FIG. 4, the support of the beams 17 and the tightening of the seal 30.

L'invention n'est pas limitée à l'obturation d'orifices circulaires, elle s'applique de la même façon à l'obturation de passages de toute forme, et par exemple rectangulaire, chaque fois que cette obturation doit être réalisée à l'intérieur d'une enceinte accessible seulement par .un orifice de dimensions inférieures à celles du passage à obturer. Le nombre et la dimension des panneaux seraient alors déterminés de façon à pouvoir introduire l'ensemble replié par l'orifice d'accès et bien entendu on disposera alors d'autant de poutres raidisseuses que d'articulations. De même le cadre de serrage pourra aussi comporter plusieurs articulations, permettant de le replier suffisamment pour permettre son passage par l'orifice d'accès.The invention is not limited to the obturation of circular orifices, it applies in the same way to the obturation of passages of any shape, and for example rectangular, each time this obturation must be carried out at the inside an enclosure accessible only by an orifice of dimensions smaller than those of the passage to be closed. The number and dimension of the panels would then be determined so as to be able to introduce the folded assembly through the access orifice and of course there will then be as many stiffening beams as there are articulations. Likewise, the tightening frame may also include several articulations, allowing it to be folded enough to allow it to pass through the access orifice.

De même les profilés d'appui 34 pourraient, en variante, être collés à demeure sous la semelle 19 des poutres raidisseuses 17.Similarly, the support profiles 34 could, as a variant, be permanently bonded under the sole 19 of the stiffening beams 17.

Claims (4)

1. Temporary fluid-tight obturation device for a passage (1) into a vessel accessible only through an aperture of dimensions less than those of the passage to be obturated, comprising at least two panels (5, 6, 7) articulated together by hinges (11), the periphery of the passage to be closed comprising a support collar (2) provided with threaded holes (4), characterized by the fact that the hinges are fluid-tight and flexible, that each panel comprises along its articulated edges a series of latching pins (15), and that it is further constituted by:

a set of stiffeners (17) equal in number to that of the hinges (11) of the panel, each stiffener comprising two lines of holes (21) conjugate with the lines of the latching pins (15) of two contiguous panels,

a frame (22) in at least two parts articulated and foldable on one another, reproducing in folded position the contour of the support collar (2) and comprising means (29, 37) to grip, with the interposition of a seal (30) the ends of the panel (5, 6, 7) and of the stiffeners (17) against the support collar (2), by screwing into the threaded holes (4).

2. Obturation device according to Claim 1, wherein the panels (5, 6, 7) are constituted of light metallic alloy coated with carbon fibers bonded by resin.

3. Obturation device according to Claim 1, wherein the flexible hinges (11) are formed of corrosion-resistant elastomer.

4. Obturation device according to any preceding claim, comprising, associated with each hinge (11), a supporting sectional element (34) interposed between the flexible hinge (11) and the corresponding stiffener (17).

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